用于光电传感器的信号处理的方法与流程

本发明涉及一种用于光电传感器的信号处理的方法。

背景技术：

根据现有技术来使用正电子放射断层成像探测器环，以便探测β⁺β^-湮灭辐射（annihilationsstrahlung）。所述环由闪烁晶体制成，其中光电传感器邻接到所述闪烁晶体处，所述光电传感器为此能够探测闪烁辐射。典型的光电传感器是光电倍增管（pmt）、雪崩光电二极管（apd）、光电二极管和硅光电倍增管（sipm）。这样对该构造进行设计，使得探测器环通常是圆形的，其中待测量的对象、例如患者或动物的身体部分被置于探测器环（pet环）的中心中。通过使用无线电诊断来产生应被探测的β⁺β^-湮灭辐射。所述β⁺β^-湮灭辐射、在下文中被称为湮没辐射（vernichtungsstrahlung）击中闪烁晶体并且产生闪烁辐射，其中所述闪烁晶体以环形的或方形的方式围绕待检查的对象来布置。所述闪烁辐射又被光电传感器记录，其中所述光电传感器关于辐射源而言处于闪烁晶体后方的同心布置中。然而所述光电传感器也可以被布置在闪烁晶体的其他侧处，例如闪烁晶体的前方或其侧面。所述闪烁晶体是三维体。关于待检查的对象从探测器环的中心发射湮没辐射的布置，如下横截面展开xy轴，所述湮没辐射在该横截面上击中到闪烁晶体上。闪烁晶体的深度在该命名法中被称为z轴。在理想化的表示中，待检查的对象或能量为511kev的辐射的发射源处于探测器环的中心，所述辐射在理想情况下垂直地击中到闪烁晶体的xy平面上并且具有沿着闪烁晶体的z轴的渗透深度。511kev的湮没辐射于是在闪烁晶体的沿着z轴的一点处触发闪烁，其中所述闪烁由光电传感器、例如sipm作为信号来记录。sipm能够甚至探测各个光子。

在闪烁晶体的灵敏度和其沿着z轴的长度之间存在关联。所述闪烁晶体的尺寸被确定得越深，则该闪烁晶体就越灵敏，因为更可能地发生闪烁事件。在探测湮没辐射的情况下，从如下点在两个相反方向上发射射束，从而使所述射束构成180°的角度，其中所述湮没辐射在所述点处被发射。通过这些射束形成的线被称为“响应线”（lineofresponse(lor))。相应地，在环形的探测器的情况下，两个射束沿着lor击中到闪烁晶体上，其中关于环形布置，发射源处于该环形布置的中心，所述闪烁晶体位于相对置侧上。

对于具有在闪烁晶体的仅一侧处的光探测的光电探测器存在不同的所设立（etablieren）的方法，以便确定事件的x位置和y位置。然而，这些位置并不包含z位置并且因此在闪烁晶体中的精确位置未被确定，在该位置处伽马光子已停止在z轴上并且被转换成光。如果z位置未一起被确定，则在确定lor时发生视差，该视差应归因于所谓的相互作用深度问题（doi问题）。如果湮没辐射的发射所开始的点在环形的探测器中并不精确地位于中心，则总是产生doi问题。lor的发射中心越远地处于pet环的中心之外，该问题就变得越大。由此，在设计pet环时发生在通过更长的闪烁晶体提高灵敏度与通过更短的闪烁晶体减小doi误差之间的折衷。在一些pet应用领域中，存在如下需求:使用紧密地紧贴靠在检查对象上的pet环（探测器环）。这在医学中尤其在应同时利用mrt方法和pet方法检查患者的情况下是该情况。在这种混合扫描器（hybridscanner）的情况下该pet环必须适合mrt扫描器管的开口。这导致，所使用的pet环在直径方面的尺寸必须被确定为小的，以便pet环适合mrt环的开口。然而在pet环的小的尺寸确定的情况下存在如下问题：要检查的对象、例如小动物或人的身体部分虽然可以居中地布置，然而以在pet环的直径处测量的方式被如此确定尺寸，使得该身体部分远远地达到pet环的开口的边缘区域中。然而，因此也使湮没辐射所开始的点稠密地在pet环上被定位，使得doi问题变得显著。

在过去的几年中，在小动物pet扫描器的情况下随着使用具有越来越小的像素大小的像素化闪烁晶体块而明显地尤其改善了分辨率。在此，在xy平面上实现像素化，使得在闪烁晶体中构成在z方向上被定向的像素的管。这特别是通过在小动物pet扫描器中对越来越高的位置分辨率的需求被促进了，因为被检查的对象非常小。同时，像素大小已经达到了亚毫米范围。因此，加强地发生两个必须被解决的问题。第一，像素化的晶体块由处于各个闪烁晶体之间的反射器薄膜和粘合剂组成，以便如此构建像素化的块。粘合剂和反射器薄膜的层具有70μm的大致厚度。因此，具有特别小的像素间距的像素化阵列具有提高的灵敏度损失。在具有如例如在[1]中所使用的0.8cmx0.8cm大的晶体像素的阵列的情况下，粘合剂和薄膜与闪烁晶体的比例明显减小，使得粘合剂和薄膜已经构成29%的份额。闪烁晶体份额因此降低到71%。在其他29%的体积中，没有伽马量子可以被停止并且被转换成光。如果使用例如0.5cmx0.5cm的还要更小的像素化阵列，则晶体份额甚至降低到59%。因此，利用像素化阵列提高分辨率总是受灵敏度的损失约束。像素化闪烁晶体阵列的第二问题是，所发射的光被聚集到光电传感器面的较小的区域上。这尤其是针对二进制的光电传感器、例如sipm是问题。sipm由多个微单元组成，所述微单元作为二进制元件起作用。所述微单元探测：光是否被探测到。如果光被探测到，则微单元执行击穿。被击穿的微单元的数量定量地说明：多少光己到达探测器表面。当两个或更多个光量子触发微单元时，输出信号保持相同。越多光击中sipm，则两个或更多个光量子击中到sipm的相同微单元上的概率就越高。这些附加的光量子于是不能被探测到。一致地，在使用像素化闪烁晶体阵列时，微单元饱和的概率明显更高，因为这些像素化闪烁晶体阵列将光更强烈地聚集到光电传感器的小区域上。饱和效应也导致探测器的更差的能量分辨率。

现有技术的探测器使用基于sipm的光电传感器技术，以便实现用于使用在mr/pet混合扫描器中的磁共振断层扫描兼容性(mri兼容性）。混合扫描器的另一问题是，用于pet探测器和所属的电子装置的空间受磁共振断层扫描装置(mrt)的管直径限制。这尤其对超高场断层扫描装置适用。作为更窄的管直径的结果，pet闪烁晶体必须尽可能短。更短的闪烁晶体同样降低灵敏度。这也意味着，因为管直径的条件，pet环更靠近检查对象。湮灭以及因此得到的lor越靠近pet环发生，视差就越大。这原因在于:在湮灭靠近pet环发生时，伽马量子不再垂直地入击中到闪烁晶体中。这在pet环设计中导致：当pet环靠近待检查的对象时，视差增大并且变得更强，因为在此情况下湮灭同样可能靠近pet环发生。除了通过混合设备的限制之外，也由于更高的灵敏度和更低的成本而尝试将pet环设计为尽可能窄。

此外已知的是，光电传感器方案能够包含对输出通道的编码，因为通过增多输出通道来增多pet环的功率消耗。不过，这由构造决定地是有限的。简单计算阐明这一点。具有8cm的直径和10cm的长度的pet环导致251cm²的探测器表面。如果使用闪烁晶体和具有0.8mm的晶体像素大小的光电传感器的一对一耦合，假如每个通道单独地被读取，则已经需要39270个读取通道。

为了获得更高的位置分辨率，当前的传感器设计由具有较窄的像素大小的传感器芯片组成。这导致读取通道的明显增多，所述读取通道受功率消耗、空间和数据速率限制。作为由此的结果，开发了位置敏感(ps)的编码方法，以便减少光电传感器的读取通道的数量[1-6]。

在[7]中公开的方案证明构建由单片晶体和sipm组成的pet探测器的可能性。如先前已经提及的那样，单片晶体解决由反射器薄膜的空间需求和所属的粘合剂引起的灵敏度损失的问题。此外，由此单片晶体的制造成本更低。晶体的所使用的厚度为2mm。由此，利用在[7]中使用的结构来减小视差，然而这通过闪烁晶体在z方向上的小的伸展来换取。同时，探测效率然而由于小的晶体高度而是低的。

存在测量doi信息并且因此修正视差的不同的可能性，所述可能性附加地在另一晶体侧面上探测光。特别是对于现有技术的sipm而言，由此极大地提高成本。仅在一个晶体侧面上探测光并且在此使用单片晶体的用于doi探测的方案在[8]中被公开并且在[9]中被授予专利。该方案使用如下已知的原理：晶体的光分布与doi相关。所使用的探测器方案利用单片晶体耦合到hamamatsu的位置敏感的光电倍增管(pmt)h8500上。此外，使用电阻网络，该电阻网络实现位置编码并且因此也实现输出通道减少。在此，使用光分布的标准偏差，以便估计doi。为了计算标准偏差，需要光分布的一阶矩和二阶矩。一阶矩己经通过输出通道的线性编码来给定。为了确定二阶矩，己开发了求和网络（summennetzwerk)并且将其集成到电阻网络中。这明显提高传感器芯片的复杂度。

具有doi探测的pet探测器的概况在[10]中予以概括。最近几年中己开发的小动物pet和mr/pet混合扫描器的描述和结果在[11-14]中。

在[7]中所描述的探测器利用单片晶体实现。设计了紧密地贴靠的环，以便提高灵敏度。同时使用了单片晶体。由于在闪烁晶体与检查对象之间得到的短距离，所以增大doi问题。因此，环的开发器被限制于2mm晶体厚度。这导致:通过窄的环和使用单片晶体获得的灵敏度由于闪烁晶体的短厚度又失去。不过，该论文证明：利用单片晶体的高的分辨率是可能的。

doi位置可以被确定，其方式是，在两个晶体面上安放传感器。这需要双倍的光电传感器面。当前，传感器是pet环的最昂贵部件之一。

三维动物pet扫描器已由judenhofer等人[11]集成在了7t动物扫描器中。其基于apd，所述apd使用具有4.5mm的厚度的闪烁晶体并且由具有144个晶体的晶体阵列组成，所述晶体具有1.6mm的间距。该晶体阵列耦合到3x3大的apd阵列上。轴向像场(fov)为19mm。所开发的系统示出，特别对于集成的系统而言，空间大大受限，这迫使在晶体厚度与轴向fov之间的折衷。这导致系统的0.23%的低灵敏度。此外，doi问题这里也限制晶体厚度。

以名称madpet所公开的另一原型扫描器已以其第一版本在慕尼黑被开发[12]。该原型扫描器利用apd实现，所述apd直接耦合到了3.7mmx3.7mmx12mm晶体上。该原型扫描器显示出在使用一对一耦合时读取通道增多的问题。在第一扫描器中，不可能同时读取所有通道。此外扫描器的问题是低灵敏度。在扫描器的第二版本madpetii中，解决了该问题并且读取所有apd是可能的[15]。第二版本也拥有两层的读取系统，其具有两层晶体，所述晶体具有位于其间的apd。由于晶体因此被划分，所以也可以确定doi位置。不过也需要双倍数量的光电传感器面并且因此重新使读取通道增多。此外由于大致双倍的光电传感器数量产生更高的成本。

在[10，17]中己证明了利用位置敏感的pmt进行的doi探测的可能性。

利用由sipm和单片晶体组成的探测器的研究结果在[16]中被公开。在该方案中，以与针对pmt和apd的原始方案在[8,9]中已公开的相同的方式和方法使用sipm。在所述方法中将光电传感器光学地耦合到单晶体的仅一侧上。线性编码的传感器却必须以电阻网络来被扩展。

申请人的德国专利申请102016006056.5和102016008904.0公开如下传感器芯片，利用所述传感器芯片能够解决或减轻doi问题。

技术实现要素：

本发明的任务是提供一种用于读取光电传感器的信号的方法，所述方法克服现有技术的缺陷并且能够利用所述方法减小在确定lor时的视差。应该提供一种如下的方法，所述方法实现：使用闪烁单晶体用于在电子放射断层成像中探测信号，其中所述doi问题能够被避免，其方式是，减小在确定lor时的视差。所述方法应该适合于所有具有单片晶体和像素化的晶体阵列的光电传感器类型，其产生与相互作用深度相关的光分布并且附加地分别包含位置编码（ortskodierung），所述位置编码应该是尽可能线性的。该pet探测器无需在此情况下被修改。因此也可能利用所述方法来在软件侧对现有的pet和mr-pet系统进行加装。

光电传感器的灵敏度和分辨率应该被改善，因为附加地确定相互作用深度。相互作用深度在此与光电传感器的x-y分辨率相关。此外，其应该也适合于mr兼容的方法，以便将光电传感器与mrt一起尤其是在高的磁场情况下运行。尺寸被确定得小的pet环的精确度或在紧紧贴靠检查对象的pet环的情况下的精确度应该被改善。由于通常所属于测量装置的、用于确定相互作用深度的附加电子装置引起的空间需求应该被减小。应该通过例如电阻网络的并不需要的集成来节省如下空间，所述空间通常可能耗用敏感的光传感器面。用于所述设备的成本应该被降低。所述方法应该在其应用中并不限于在pet中使用，而是应该一般能够被使用用于具有与相互作用深度相关的光分布的闪烁晶体阵列和闪烁单晶体。

从权利要求1的前序部分出发，所述任务根据本发明利用在权利要求1的特征部分中所说明的特征而得以解决。

开头所提到的任务被解决。

利用根据本发明的方法，从现在起可能的是：降低在确定lor’s时的视差，尤其是在闪烁单晶体情况下的视差。所述测量方法和设备的灵敏度和分辨率被改善。在z方向上更长的闪烁单晶体的使用被实现。所述方法可以也在如下光电传感器上被应用，其中所述光电传感器与mrt设备一起被运行。尤其是在具有小的管尺寸确定的设备情况下或者在pet环紧紧贴靠在检查对象上的情况下降低视差。用于所属的电子装置的空间和成本被节省。根据本发明的方法实现与x-y分辨率相关的z分辨率的细节精确度。这可能导致交互作用深度的非常高的分辨率，尤其是在例如lg-sipm、sesp或isipm这样的高分辨率的光电传感器的情况下导致交互作用深度的非常高的分辨率。这导致二阶矩的更精确估计。根据本发明的方法能够被应用于所有通过位置（ort）来编码的光电传感器，其中所述编码应是尽可能线性的，所述光电传感器诸如是sipm，例如lg-sipm、sesp和isipm；adp，例如位置敏感的apd；或pmt，例如位置敏感的pmt和闪烁晶体的阵列，其中所述光电传感器具有与相互作用深度相关的光分布。

在下文中，本发明以其一般形式来被描述，而这并不应被解释为限制性的。

提供用于pet测量的探测器方案，其中每个单独的探测器具有至少一个闪烁单晶体和至少一个光电传感器，其中所述光电传感器被定位在闪烁晶体的侧面上。优选地，光电传感器被安放在闪烁单晶体的xy平面上，特别优选地安放在闪烁单晶体的背离探测器环中心的侧面上。在另一实施方式中，能够将光电传感器安放在闪烁单晶体的如下侧面上，所述侧面并非处于xy平面上、例如处于xz平面或yz平面上。然而这具有缺点：对于被安放在xz平面或yz方面上的光电传感器，产生扫描器灵敏度损失。如果传感器处在面向中心的侧面上，则产生附加的康普顿效应（compton-effekte）。

也可以将多个闪烁单晶体耦合到一个或多个光电传感器上。

使用闪烁单晶体具有如下优点：单晶体的灵敏度相对于像素化闪烁晶体可以被最大化。在像素化闪烁晶体的情况下，闪烁单晶体的效率显著地被降低，例如在像素化晶体阵列的0.8mmx0.8mm或0.5mmx0.5mm的晶体像素大小的情况下降低到仅71%或59%。但是闪烁单晶体例如可以非限制性地由lso、lyso、bgo、gso、baf2或nai:t1（掺铊碘化钠）组成。这些材料对于本领域技术人员而言是已知的。小于或等于1的闪烁单晶体的z伸展与其在x方向上的伸展的比例导致在xy的二次横截面的情况下的良好结果。最好的结果在比例为0.25时得到。必要时，该比例也可以是更小的。闪烁单晶体的在此实现的长度更确切地说通过实际情况、诸如pet环的直径或与大的单晶体相关联的成本来确定。闪烁单晶体在z方向上的尺寸确定与应实现的所期望的灵敏度相关。闪烁单晶体在z方向上的大的伸展的实现是光电传感器的在下文中所描述的根据本发明的读取（auslesung）的结果，所述光电传感器实现这样的尺寸确定，在该尺寸确定的情况下发生doi误差的最小化。

所述方法能够也在使用特别制作的闪烁晶体阵列的情况下应用。在此情况下的条件是：这样构建晶体阵列，使得在传感器面上的光分布与相互作用深度相关地得出。最近发表的方法将用于光分布的光波导施加到背离传感器的表面上。在那里，闪烁光被反射并且在像素中与相互作用深度相关地被分布到多个像素上。[18]对此已知的其他方法是彼此间错开的2个或更多晶体阵列的叠加，使得上晶体将光分到多个、通常为4个的位于其下的晶体。因此，可以根据所述宽度来决定：闪烁事件已经在哪个晶体阵列层中发生[19],[20]。

在根据本发明的方法中可以使用任意包含位置编码的光电传感器。在闪烁单晶体处可以施加一个光电传感器或多个小的光电传感器，其中所述多个小的光电传感器被组合成更大的光电传感器。所述光电传感器可以被粘贴到闪烁单晶体上。对于多个小的光电传感器被组合的情况，如果所述多个小的光电传感器共同地被安放在闪烁单晶体的一个侧面上，则所述多个小的光电传感器适用为在本发明意义上唯一的光电传感器。对此所使用的粘合剂应该是能透光的。此外，如果光强度应被集束，则光分配器的层可以处在闪烁单晶体和光电传感器之间。如下布置也是可能的，在该布置中多于一个的光电传感器被安放在单晶体上。例如，沿着z轴可以存在堆叠，其中光电传感器和闪烁单晶体交替。如果使用如下闪烁单晶体，那么这尤其是有意义的，在所述闪烁单晶体中在确定的晶体区域中的光分布的差异不能如此强烈，并且将闪烁单晶体划分成多个具有各一个传感器的层是有意义的。在另一实施方式中，光电传感器也可以被安放在闪烁单晶体的如下侧面上，所述侧面并不位于闪烁单晶体的xy平面上。可以将一个、两个或更多个、例如三个光电传感器安放在不同的侧面上。在此，光电传感器可以被安放在闪烁单晶体的两个相对置的侧面上或被安放在闪烁单晶体的邻接的侧面上，所述侧面位于xz或yz方向上。可以设想任何子组合。光电传感器被安放在相对置的侧面上的变型方案具有如下优点：当接收到测量信号时因此提高精确度。然而，根据该方法和该设备的根据本发明的构型方案，恰好存在如下优点：必须在闪烁单晶体的仅仅一个侧面上读取信号。这对应于具有唯一的光电传感器的实施方式。因此，根据本发明的方法和设备也变得成本低。

根据本发明，光电传感器如此构型，使得所述光电传感器在x方向和/或y方向上实现关于相应像素的位置的电流的线性编码。对此，可以将传感器芯片构型得不同，尤其是利用现有技术中提及的编码可能性，其中所述编码可能性例如可以利用电阻网络来实现。

于是，在针对输出通道的在x方向和y方向上的信号或电流的线性编码情况下分别得出线性上升和线性下降的信号强度，所述信号强度根据本发明分别针对x方向和/或y方向被彼此相乘。

根据本发明，可以采用由具有线性上升和下降的信号强度的读取通道组成的任意组合用于线性编码，其中为了所述线性编码而将线性上升和线性下降的信号彼此相乘。如下方向可以与光电传感器的x和y方向偏离：信号强度经所述方向可以线性地上升和下降。在此情况下，线性上升和下降的信号强度的方向被表示为e。

在通常优选的情况下，读取通道仅仅位于光电传感器的x轴或y轴上。

在一种实施方式中，如从图1中应看见的，针对x方向有输出通道a和b可供使用并且针对y方向有输出通道c和d可供使用，所述通道提供光分布的线性编码的信号。

在此，根据公式1，由通道a和b的电流q计算出x位置：

（公式1）。

根据公式2，由通道c和d的电流q计算出y位置：

（公式2）。

在此情况下，由通道a至d的所探测的电流q来计算出x-y位置。因此，由如下公式得出x位置和y位置：

（公式1）

和

（公式2）。

在所述实施方式中针对x方向的通道a和b的信号以及针对y方向的通道c和d的信号彼此相乘。

在本发明的如下实施方式中，针对x和/或y位置的信号强度可以通过公式3和4来描述：在所述实施方式中，四个读取通道具有对线性编码的贡献（beitrag），即用于线性上升和下降的信号强度的或在特殊情况下在x和/或y方向上线性上升和下降的信号强度的读取通道的任意组合。

x=((qf+qh)-(qe+qg))/(qe+qf+qg+qh)（公式3）

y=((qe+qf)-(qg+qh))/(qe+qf+qg+qh)（公式4）。

在所述实施方式中，可以使用电阻网络或电阻层。在此，导致信号的电流可以例如被分布在光电传感器的角上。为了阐明，在图2中示出具有角e、f、g和h的光电传感器。

闪烁事件的总能量如下地计算出：

（公式5）或

e=const.*(qe+qf+qg+qh)（公式6）。

公式5或6计算出所采样的光分布的一阶矩μ1、沿着x和/或y的位置和能量或0阶矩μ0。

包含doi信息的光分布的标准偏差σlight借助于二阶矩μ2根据以下公式来计算出：

（公式7）。

二阶矩根据现有技术通过求和网络（summiernetzwerk）来确定，其中所述求和网络产生如下信号，所述信号在位置x或y中二次地编码。

根据本发明，如果根据公式1和/或2进行位置编码，则通过输出通道a和b和/或c和d所获得的输出信号被彼此相乘。

如果根据公式3和4进行位置编码，则与二阶矩非常近似的值通过以下相乘来获得：

针对x方向(qf+qh)*(qe+qg)（公式8）

和/或

针对y方向(qe+qf)*(qg+qh)（公式9）。

因为来自公式1、2、3、4、5、6、8、9以及接下来描述的公式11的信号qa,qb,qc,qd,qf,qh,qe,qg和q1,q2线性地利用提供电流的像素的位置被编码，乘积(qf+qh)*(qe+qg)、(qe+qf)*(qg+qh)、qa*qb、qc*qd和q1*q2必须利用提供电流的像素的位置来二次地编码。在分别仅一个单个像素中的电流的情况下，也即在其他像素中的所有电流消失的情况下，得出准确的二次编码，所述二次编码在图3中被示出并且除了全局的线性变换以外与在图4中示出的来自求和电路的信号相同。在此，所述线性变换可以导致具有其他单位的信号，而并不使其影响所述方法的功能优越性。在例如通过典型的闪烁光分布产生的多个像素的电流情况下，得出附加的混合项，但是所述混合项并不干扰所述方法的工作方式。所述工作方式可以最简单地通过仿真来示出，就如在图中应得出的那样。

因为在所述乘法中得出与二阶矩非常近似的信号，可以利用所获得的拟合二阶矩来计算光分布的标准偏差。为此，还在应用公式7之前就应执行拟合二阶矩的一般线性变化：

例如可以为此采用根据公式10的方程式。

µ2´=α(β+µ2)（公式10）

其中µ2是借助于乘积拟合的并且接下来标准化的矩。常数α和β应借助于校准测量来确定。借助于µ2´可以确定标准偏差，其中所述标准偏差如上文所描述的那样以及一般已知的那样是相互作用深度的函数。这示例性地在图8和11中被示出。应从适合的校准测量中来确定用于由标准偏差来计算相互作用深度的函数。所述方法对于本领域技术人员而言已知。

所述乘法可以针对用于方向x或方向y或用于两个方向x和y的两个实施方式来执行。如果针对二阶矩的估计来使用所述两个方向，则可以更精确地对其拟合。

根据本发明，解决在开头所描述的doi问题并且获得关于沿着闪烁单晶体的或晶体阵列的z方向的信号的深度的信息，其中所述闪烁单晶体或晶体阵列具有所使用的传感器芯片的与相互作用深度相关的光分布。所提出的任务完全被解决。

所述方法可以利用所有包含位置编码的光电传感器来执行，其中所述位置编码应尽可能地相应于线性编码。在此情况下，信道的输出信号或由信道组成的组合的输出信号必须尽可能线性上升地随着x或y或e位置而改变，而其他信道的输出信号或由信道组成的组合的输出信号则尽可能线性下降地随着x或y或e位置而改变。方向e是也能由x和y方向向量组成的任意方向。单独由x方向的或y方向的信号得出的方向向量是e方向的信号的特殊情况。在本发明的意义上的线性编码应理解为符合公式11的任意编码。在此情况下，q1是经e位置上升的输出通道的电荷并且q2是经e位置下降的输出通道的电荷。参量e表示编码方向，也即x或y或其组合。

（公式11）。

公式11考虑到：并不满足对严格线性的要求的实施方式还是可以适合用于实现根据本发明的教导。在理想情况下，线性编码是严格线性的。此外可能的是：传感器芯片在多于一个的e方向上具有线性编码，例如e1,e2,e3等。在此情况下，二阶矩分别通过沿着编码方向相应的上升和下降的信号强度的相乘来被拟合。存在越多的编码方向，二阶矩就可以越好地被拟合。特殊情况是上面描述的传感器芯片，所述传感器芯片包含两个编码方向，其中e1相应于x方向并且e2相应于y方向。在所述情况下，在至少一个e方向上存在线性编码。

在本发明有利的构型方案中，相对于按照根据本发明的方法的输出信号的相乘附加地，利用电阻网络来确定二阶矩。因此还可以更精确地确定相互作用深度。

当前的光电传感器是基于sipm的传感器，例如lg-sipm、sesp和isipm；基于adp的传感器，例如位置敏感的apd；或基于pmt的传感器，例如位置敏感的pmt。对于拥有沿着x方向和y方向的位置编码的在未来开发的传感器也能够应用所述方法，其中所述编码是尽可能线性的。

附图说明

附图以示意性的形式示出光电传感器以及电压变化过程，其中示出输出通道，其中：

图1以示意性的形式示出具有输出通道a、b、c和d的光电传感器。

图2以示意性的形式示出具有输出通道e、f、g和h的光电传感器。

图3示出相对于以秒为单位的时间的、通道a和b的经相乘的光电电流变化过程。

图4示出相对于以秒为单位的时间的、通道e和f的电压变化过程。

附图的描述

图5示出在使用单片闪烁晶体情况下利用位置分辨（positionsauflösend）的光电探测器所测量的典型的光分布。

图6示出标准化的一阶矩，其能够借助于根据现有技术的位置编码的电流来被确定。

图7示出标准化的二阶矩，其能够借助于求和电路借助于根据现有技术的位置编码的电流来被确定。

图8示出标准偏差，能够根据现有技术借助于公式7由标准化的一阶和二阶矩来确定所述标准偏差。

图9示出拟合的标准化的二阶矩，其根据本发明能够由位置编码的电流的乘积来计算。

图10示出根据公式8的经线性变换的拟合的二阶矩。

图11示出标准偏差，根据本发明借助于公式7由标准化的一阶矩和经线性变换的、拟合的二阶矩来确定所述标准偏差。

具体实施方式

图1以示意性的形式示出具有输出端a、b、c和d的光电传感器，其中所述输出端a和b位于y轴上并且所述输出端c和d位于x轴上。所述x轴和所述y轴通过箭头来表示。

图2以示意性的形式示出光电传感器，所述光电传感器具有电阻网络或电阻层，所述电阻网络或电阻层将电荷分布到角上，其中用于待读取的电荷的所述输出通道e、f、g和h被定位在光电传感器的所述角中。所述箭头表示x轴和y轴。

图3示出如下曲线，所述曲线描绘相对以[s]为单位的时间的、两个随着x或y或e方向线性上升和下降的读取通道a和b的、以[a²]为单位的光电电流的相乘。

图4示出如下曲线，在所述曲线情况下描绘相对以[s]为单位的时间的、用于如下实施方式的通道j的以[v]为单位的电压，其中所述实施方式为了确定二阶矩而使用求和网络。

从图3和4的比较得知，对于针对x方向线性上升和线性下降的信号强度的根据本发明的相乘，获得与对于借助求和网络进行的二阶矩的确定等值的结果。

图5示出在单片闪烁晶体中在以不同的任意单位（[a.u.]）的相互作用深度t=0.1、t=0.2、t=0.3和t=0.4发生光转换的情况下典型的光分布，其中所述光分布在使用单片闪烁晶体的情况下利用位置分辨的光电探测器来测量。横坐标轴：沿着传感器面的x位置[a.u.]；纵坐标轴：信号线性[a.u.]。

图6针对不同的相互作用深度t=0.1、t=0.2、t=0.3和t=0.4[a.u.]示出标准化的一阶矩，其能够借助于根据现有技术的位置编码的电流来确定。横坐标轴：沿着传感器面的实际的光转换位置x；纵坐标轴：所测量的光转换位置（anger位置）[a.u.]。

图7针对不同的相互作用深度t=0.1、t=0.2、t=0.3和t=0.4[a.u.]示出标准化的二阶矩，其能够借助于根据现有技术的位置编码的电流、借助于求和电路来确定。横坐标轴：沿着传感器面的实际的光转换位置x；纵坐标轴：所测量的二阶矩[a.u.]。

图8针对不同的相互作用深度t=0.1、t=0.2、t=0.3和t=0.4[a.u.]示出标准偏差，其中所述标准偏差能够根据现有技术借助于公式7由标准化的一阶和二阶矩来确定。横坐标轴：沿着传感器面的实际的光转换位置x；纵坐标轴：所测量的标准偏差[a.u.]。

图9针对不同的相互作用深度t=0.1、t=0.2、t=0.3和t=0.4[a.u.]示出拟合的标准化的二阶矩，其中所述拟合的标准化的二阶矩能够根据本发明由位置编码的电流的乘积来计算出。横坐标轴：沿着传感器面的实际的光转换位置x；纵坐标轴：拟合的标准化的二阶矩（所述两个信号的拟合的乘积）[a.u.]。

图10针对不同的相互作用深度t=0.1、t=0.2、t=0.3和t=0.4[a.u.]示出根据公式8的经线性变换的拟合的标准化的二阶矩。横坐标轴：沿着传感器面的实际的光转换位置x；纵坐标轴：经线性变换的拟合的标准化的二阶矩（所述两个信号的定标的所测量的标准化的乘积）[a.u.]。

图11针对不同的相互作用深度t=0.1、t=0.2、t=0.3和t=0.4[a.u.]示出标准偏差，其中所述标准偏差根据本发明借助于公式7由标准化的一阶矩和经线性变换的、拟合的二阶矩来确定。横坐标轴：沿着传感器面的实际的光转换位置x；纵坐标轴：所测量的拟合的标准偏差[a.u.]。

所引用的现有技术：

[1]:gola,a.等人，“anovelapproachtoposition-sensitivesiliconphotomultipliers:firstresults”。

[2]:schulz,v.等人，“sensitivityencodedsiliconphotomultiplier-anewsensorforhigh-resolutionpet-mri.”physicsinmedicineandbiology58.14(2013):4733。

[3]:fischer,p.、piemonte,c.，“interpolatingsiliconphotomultipliers”，nimpra，2012年11月。

[4]:berneking,a.，“characterizationofsensitivityencodedsiliconphotomultiplierforhighresolutionsimultaneouspet/mrimaging”，diplomathesis，rwthaachenuniversity，2012年12月3日。

[5]:grazioso,r.等人,“apdperformanceinlightsharingpetapplications”.nuclearsciencesymposiumconferencerecord,2003ieee(volume:3)。

[6]:watanabe,m.等人,“ahighresolutionanimalpetscannerusingcompactps-pmtdetectors”,nuclearsciencesymposium,1996.conferencerecord.,1996ieee(volume:2)。

[7]:espana,s.等人，“digipet:sub-millimeterspatialresolutionsmall-animalpetimagingusingthinmonolithicscintillators”。

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[10]:ito,m.等人，“positronemissiontomography(pet)detectorswithdepth-of-interaction(doi)capability”。

[11]:judenhofer,m.s.等人，“simultaneouspet-mri:anewapproachforfunctionalandmorphologicalimaging”。

[12]:ziegler,s.i.等人，“aprototypehigh-resolutionanimalpositrontomographwithavalanchephotodiodearraysandlsocrystals”。

[13]:balcerzyk,m.等人，“preliminaryperformanceevaluationofahighresolutionsmallanimalpetscannerwithmonolithiccrystalsanddepth-of-interactionencoding”。

[14]:balcerzyk,m.等人，“initialperformanceevaluationofahighresolutionalbirasmallanimalpositronemissiontomographyscannerwithmonolithiccrystalsanddepth-of-interactionencodingfromauser'sperspective”。

[15]:mcelroy,d.p.等人，“firstresultsfrommadpet-ii:anoveldetectorandreadoutsystemforhighresolutionsmallanimalpet”。

[16]:gonzálezmartinez,a.j.等人，“innovativepetdetectorconceptbasedonsipmsandcontinuouscrystals”。

[17]:siegel,s.等人，“simplechargedivisionreadoutsforimagingscintillatorarraysusingamulti-channelpmt”。

[18]:niknejad,t.等人,“developmentofhigh-resolutiondetectormodulewithdepthofinteractionidentificationforpositronemissiontomography”。

[19]:tsuda,t.等人,“performanceevaluationofasubsetofafour-layerlsodetectorforasmallanimaldoipetscanner:jpet-rd”。

[20]:gonzález,a.j.等人，“themindviewbrainpetdetector,feasibilitystudybasedonsipmarrays”。